LinuxDay14——进程管理

Posted 2020-11-03 Welcome My blog

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了LinuxDay14——进程管理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

程相关概念

内核的功用：进程管理、文件系统、网络功能、内存管理、驱动程序、安全功能等

Process: 运行中的程序的一个副本，是被载入内存的一个指令集合

　　进程ID（Process ID，PID）号码被用来标记各个进程

　　UID、GID、和SELinux语境决定对文件系统的存取和访问权限，

　　通常从执行进程的用户来继承

　　存在生命周期

task struct：Linux内核存储进程信息的数据结构格式

task list：多个任务的的task struct组成的链表

进程创建：

　　init：第一个进程

　　父子关系

　　进程：都由其父进程创建，CoW

　　fork(), clone()

进程内存：

　　Page Frame: 页框，用存储页面数据，存储Page 4k

　　LRU：Least Recently Used 近期最少使用算法,释放内存

　　物理地址空间和线性地址空间

　　MMU：Memory Management Unit负责转换线性和物理地址

　　TLB:Translation Lookaside Buffer 翻译后备缓冲器,用于保存虚拟地址和物理地址映射关系的缓存

IPC: Inter Process Communication

　同一主机: signal:信号

　　shm: shared memory

　　semaphore:信号量，一种计数器

　不同主机：socket: IP和端口号

　　RPC: remote procedure call

　　MQ：消息队列，Kafka，ActiveMQ

进程的基本状态

创建状态：进程在创建时需要申请一个空白PCB(process control block进程控制块)，向其中填写控制和管理进程的信息，完成资源分配。如果创建工作无法完成，比如资源无法满足，就无法被调度运行，把此时进程所处状态称为创建状态

就绪状态：进程已准备好，已分配到所需资源，只要分配到CPU就能够立即运行

执行状态：进程处于就绪状态被调度后，进程进入执行状态

阻塞状态：正在执行的进程由于某些事件（I/O请求，申请缓存区失败）而暂时无法运行，进程受到阻塞。在满足请求时进入就绪状态等待系统调用

终止状态：进程结束，或出现错误，或被系统终止，进入终止状态。无法再执行

状态之间转换六种情况

运行——>就绪：1，主要是进程占用CPU的时间过长，而系统分配给该进程占用CPU的时间是有限的；2，在采用抢先式优先级调度算法的系统中,当有更高优先级的进程要运行时，该进程就被迫让出CPU，该进程便由执行状态转变为就绪状态。

就绪——>运行：运行的进程的时间片用完，调度就转到就绪队列中选择合适的进程分配CPU

运行——>阻塞：正在执行的进程因发生某等待事件而无法执行，则进程由执行状态变为阻塞状态，如发生了I/O请求

阻塞——>就绪:进程所等待的事件已经发生，就进入就绪队列

以下两种状态是不可能发生的：

阻塞——>运行：即使给阻塞进程分配CPU，也无法执行，操作系统在进行调度时不会从阻塞队列进行挑选，而是从就绪队列中选取

就绪——>阻塞：就绪态根本就没有执行，谈不上进入阻塞态

进程优先级

　系统优先级：数字越小，优先级越高

　　0-139（CentOS4,5）

　　　　各有140个运行队列和过期队列

　　0-98，99（CentOS6）

　实时优先级: 99-0 值最大优先级最高

　nice值：-20到19，对应系统优先级100-139或99

Big O：时间复杂度，用时和规模的关系

　O(1), O(logn), O(n)线性, O(n^2)抛物线, O(2^n)

LRU算法

进程状态

Linux内核：抢占式多任务

进程类型：

　　守护进程: daemon,在系统引导过程中启动的进程，和终端无关进程

　　前台进程：跟终端相关，通过终端启动的进程

　　注意：两者可相互转化

进程状态：

　　运行态：running

　　就绪态：ready

　　睡眠态：

　　　可中断：interruptable

　　　不可中断：uninterruptable

　　停止态：stopped,暂停于内存，但不会被调度，除非手动启动

　　僵死态：zombie，结束进程，父进程结束前，子进程不关闭

系统管理工具

PS命令：选项：默认显示当前终端中的进程

支持三种选项：

　GNU选项如--help

　BSD选项如a

　　a 选项包括所有终端中的进程

　　x 选项包括不链接终端的进程

　　u 选项显示进程所有者的信息

　　f 选项显示进程树,相当于 --forest

　　k|--sort 属性对属性排序,属性前加- 表示倒序

　　o 属性… 选项显示定制的（需要配合使用）默认当前终端进程

　　L 显示支持的属性列表

　UNIX选项如-A -e

　　-C cmdlist 指定命令，多个命令用，分隔

　　-L 显示线程

　　-e: 显示所有进程，相当于-A

　　-f: 显示完整格式程序信息

　　-F: 显示更完整格式的进程信息

　　-H: 以进程层级格式显示进程相关信息

　　-u userlist 指定有效的用户ID或名称 euser

　　-U userlist 指定真正的用户ID或名称 ruser

　　-g gid或groupname 指定有效的gid或组名称

　　-G gid或groupname 指定真正的gid或组名称

　　-p pid 显示指pid的进程

　　--ppid pid 显示属于pid的子进程

　　-M 显示SELinux信息，相当于Z

ps输出属性

VSZ: Virtual memory SiZe，虚拟内存集，线性内存

RSS: ReSident Size, 常驻内存集

STAT：进程状态

　　R：running

　　S: interruptable sleeping

　　D: uninterruptable sleeping

　　T: stopped

　　Z: zombie

　　+: 前台进程

　　l: 多线程进程

　　L：内存分页并带锁

　　N：低优先级进程

　　<: 高优先级进程

　　s: session leader，会话（子进程）发起者

　　ni: nice值

　　pri: priority 优先级

　　psr: processor CPU编号

　　rtprio: 实时优先级

常用组合：

　　aux

　　-ef

　　-eFH

　　-eo pid,tid,class,rtprio,ni,pri,psr,pcpu,stat,comm

　　axo stat,euid,ruid,tty,tpgid,sess,pgrp,ppid,pid,pcpu,comm

进程优先级

进程优先级调整：

　　静态优先级：100-139

　　进程默认启动时的nice值为0，优先级为120

　　只有根用户才能降低nice值（提高优先性）

nice命令：

　　nice [OPTION] [COMMAND [ARG]...]

renice命令：

　　renice [-n] priority pid...

查看：

　　ps axo pid,comm,ni

搜索进程

最灵活：ps 选项 | 其它命令

按预定义的模式：pgrep

　　pgrep [options] pattern

　　-u uid: effective user，生效者

　　-U uid: real user，真正发起运行命令者

　　-t terminal: 与指定终端相关的进程

　　-l: 显示进程名

　　-a: 显示完整格式的进程名

　　-P pid: 显示指定进程的子进程

按确切的程序名称：/sbin/pidof

查看进程编号

pidof bash

系统工具

uptime

显示当前时间，系统已启动的时间、当前上线人数，系统平均负载（1、5、10分钟的平均负载，一般不会超过1）

系统平均负载:

指在特定时间间隔内运行队列中的平均进程数

通常每个CPU内核的当前活动进程数不大于3，那么系统的性能良好。如果每个CPU内核的任务数大于5，那么此主机的性能有严重问题

如果linux主机是1个双核CPU，当Load Average 为6的时候说明机器已经被充分使用

top：

排序：

　　P：以占据的CPU百分比,%CPU

　　M：占据内存百分比,%MEM

　　T：累积占据CPU时长,TIME+

首部信息显示：

　　uptime信息：l命令

　　tasks及cpu信息：t命令

　　cpu分别显示：1 (数字)

　　memory信息：m命令

退出命令：q

修改刷新时间间隔：s

终止指定进程：k

保存文件：W

栏位信息简介

　　us：用户空间

　　sy：内核空间

　　ni：调整nice时间

　　id：空闲

　　wa：等待IO时间

　　hi：硬中断

　　si：软中断（模式切换）

　　st：虚拟机偷走的时间

选项：

　　-d #: 指定刷新时间间隔，默认为3秒

　　-b: 全部显示所有进程

　　-n #: 刷新多少次后退出

htop命令：EPEL源

选项：

　　-d #: 指定延迟时间；

　　-u UserName: 仅显示指定用户的进程

　　-s COLUME: 以指定字段进行排序

子命令：

　　s: 跟踪选定进程的系统调用

　　l: 显示选定进程打开的文件列表

　　a：将选定的进程绑定至某指定CPU核心

　　t: 显示进程树

内存空间

内存空间使用状态：

free [OPTION]

　　-b 以字节为单位

　　-m 以MB为单位

　　-g 以GB为单位

　　-h 易读格式

　　-o 不显示-/+buffers/cache行

　　-t 显示RAM + swap的总和

　　-s n 刷新间隔为n秒

　　-c n 刷新n次后即退出

vmstat命令：虚拟内存信息

vmstat [options] [delay [count]]

vmstat 2 5

procs:

r：可运行（正运行或等待运行）进程的个数，和核心数有关

b：处于不可中断睡眠态的进程个数(被阻塞的队列的长度)

memory：

swpd: 交换内存的使用总量

free：空闲物理内存总量

buffer：用于buffer的内存总量

cache：用于cache的内存总量

swap:

　　si：从磁盘交换进内存的数据速率(kb/s)

　　so：从内存交换至磁盘的数据速率(kb/s)

io：

　　bi：从块设备读入数据到系统的速率(kb/s)

　　bo: 保存数据至块设备的速率

system：

in: interrupts 中断速率，包括时钟

cs: context switch 进程切换速率

cpu：

　　us:Time spent running non-kernel code

　　sy: Time spent running kernel code

　　id: Time spent idle. Linux 2.5.41前,包括IO-wait time.

　　wa: Time spent waiting for IO. 2.5.41前，包括in idle.

　　st: Time stolen from a virtual machine. 2.6.11前, unknown.

　选项：

　　-s: 显示内存的统计数据

iostat:统计CPU和设备IO信息

pmap命令：进程对应的内存映射

　　pmap [options] pid [...]

　　-x: 显示详细格式的信息

　　另外一种实现：

　　cat /proc/PID/maps

glances命令：EPEL源

　　glances [-bdehmnrsvyz1] [-B bind] [-c server] [-C conffile] [-p port] [-P password] [--password] [-t refresh] [-f file] [-o output]

　内建命令：

　　a Sort processes automatically l Show/hide logs

　　c Sort processes by CPU% b Bytes or bits for network I/O

　　m Sort processes by MEM% w Delete warning logs

　　p Sort processes by name x Delete warning and critical logs

　　i Sort processes by I/O rate 1 Global CPU or per-CPU stats

　　d Show/hide disk I/O stats h Show/hide this help screen

　　f Show/hide file system stats t View network I/O as combination

　　n Show/hide network stats u View cumulative network I/O

　　s Show/hide sensors stats q Quit (Esc and Ctrl-C also work)

　　y Show/hide hddtemp stats

　常用选项：

　　-b: 以Byte为单位显示网卡数据速率

　　-d: 关闭磁盘I/O模块

　　-f /path/to/somefile: 设定输入文件位置

　　-o {html|CSV}：输出格式

　　-m: 禁用mount模块

　　-n: 禁用网络模块

　　-t #: 延迟时间间隔

　　-1：每个CPU的相关数据单独显示

C/S模式下运行glances命令

服务器模式：

glances -s -B IPADDR

IPADDR: 指明监听的本机哪个地址

客户端模式：

glances -c IPADDR

IPADDR：要连入的服务器端地址

dstat命令：系统资源统计,代替vmstat,iostat

dstat [-afv] [options..] [delay [count]]

　　-c: 显示cpu相关信息

　　-C #,#,...,total

　　-d: 显示disk相关信息

　　-D total,sda,sdb,...

　　-g：显示page相关统计数据

　　-m: 显示memory相关统计数据

　　-n: 显示network相关统计数据

　　-p: 显示process相关统计数据

　　-r: 显示io请求相关的统计数据

　　-s: 显示swapped相关的统计数据

　　--tcp

　　--udp

　　--unix

　　--raw

　　--socket

　　--ipc

　　--top-cpu：显示最占用CPU的进程

　　--top-io: 显示最占用io的进程

　　--top-mem: 显示最占用内存的进程

　　--top-latency: 显示延迟最大的进程

iotop

iotop命令是一个用来监视磁盘I/O使用状况的top类工具iotop具有与top相似的UI，其中包括PID、用户、I/O、进程等相关信息，可查看每个进程是如何使用IO

iotop输出

第一行：Read和Write速率总计

第二行：实际的Read和Write速率

第三行：参数如下：

　线程ID（按p切换为进程ID）

　优先级

　用户

　磁盘读速率

　磁盘写速率

　swap交换百分比

　IO等待所占的百分比

　线程/进程命令

iotop常用参数

　　-o, --only只显示正在产生I/O的进程或线程，除了传参，可以在运行过程中按o生效

　　-b, --batch非交互模式，一般用来记录日志

　　-n NUM, --iter=NUM设置监测的次数，默认无限。在非交互模式下很有用

　　-d SEC, --delay=SEC设置每次监测的间隔，默认1秒，接受非整形数据例如1.1

　　-p PID, --pid=PID指定监测的进程/线程

　　-u USER, --user=USER指定监测某个用户产生的I/O

　　-P, --processes仅显示进程，默认iotop显示所有线程

　　-a, --accumulated显示累积的I/O，而不是带宽

　　-k, --kilobytes使用kB单位，而不是对人友好的单位。在非交互模式下，脚本编程有用

iotop常用参数和快捷键

　　-t, --time 加上时间戳，非交互非模式

　　-q, --quiet 禁止头几行，非交互模式，有三种指定方式

　　　-q 只在第一次监测时显示列名

　　　-qq 永远不显示列名

　　　-qqq 永远不显示I/O汇总

交互按键

　　left和right方向键：改变排序

　　r：反向排序

　　o：切换至选项--only

　　p：切换至--processes选项

　　a：切换至--accumulated选项

　　q：退出

　　i：改变线程的优先级

进程管理工具

kill命令：

向进程发送控制信号，以实现对进程管理,每个信号对应一个数字，信号名称以SIG开头（可省略），不区分大小写

显示当前系统可用信号： kill –l,trap -l

常用信号：man 7 signal

　　1) SIGHUP: 无须关闭进程而让其重读配置文件

　　2) SIGINT: 中止正在运行的进程；相当于Ctrl+c

　　3) SIGQUIT:相当于ctrl+\\

　　9) SIGKILL: 强制杀死正在运行的进程

　　15) SIGTERM：终止正在运行的进程

　　18) SIGCONT：继续运行

　　19) SIGSTOP：后台休眠

指定信号的方法：

(1) 信号的数字标识：1, 2, 9

(2) 信号完整名称：SIGHUP (3) 信号的简写名称：HUP

　　按PID：kill [-SIGNAL] pid …

　　kill –n SIGNAL pid;kill –s SIGNAL pid

　　按名称：killall [-SIGNAL] comm…

　　按模式：pkill [options] pattern

　　-SIGNAL

　　-u uid: effective user，生效者

　　-U uid: real user，真正发起运行命令者

　　-t terminal: 与指定终端相关的进程

　　-l: 显示进程名（pgrep可用）

　　-a: 显示完整格式的进程名（pgrep可用）

　　-P pid: 显示指定进程的子进程

　　pidof搜索指令进程号

作业管理

Linux的作业控制

前台作业：通过终端启动，且启动后一直占据终端；

后台作业：可通过终端启动，但启动后即转入后台运行（释放终端）

让作业运行于后台

(1) 运行中的作业： Ctrl+z

(2) 尚未启动的作业： COMMAND &

后台作业虽然被送往后台运行，但其依然与终端相关；退出终端，将关闭后台作业。如果希望送往后台后，剥离与终端的关系

nohup COMMAND &>/dev/null &

screen;COMMAND

查看当前终端所有作业：jobs

作业控制：

fg [[%]JOB_NUM]：把指定的后台作业调回前台

bg [[%]JOB_NUM]：让送往后台的作业在后台继续运行

kill [%JOB_NUM]：终止指定的作业

把标准输出写入到nohub.out文件中

nohup ping 172.1 &

任务计划

Linux任务计划、周期性任务执行

未来的某时间点执行一次任务

包：at

at命令：at [option] TIME

常用选项：

-V 显示版本信息:

-l: 列出指定队列中等待运行的作业；相当于atq

-d: 删除指定的作业；相当于atrm

-c: 查看具体作业任务

-f /path/from/somefile：从指定的文件中读取任务

-m:当任务被完成之后，将给用户发送邮件，即使没有标准输出

注意：作业执行命令的结果中的标准输出和错误以邮件通知给相关用户

TIME:定义出什么时候进行 at 这项任务的时间

HH:MM [YYYY-mm-dd]

noon, midnight, teatime（4pm）

tomorrow

now+#{minutes,hours,days, OR weeks}

执行方式：

　1）交互式 2）输入重定向 3）at –f 文件

依赖与atd服务,需要启动才能实现at任务

at队列存放在/var/spool/at目录中

/etc/at.{allow,deny}控制用户是否能执行at任务

白名单：/etc/at.allow 默认不存在，只有该文件中的用户才能执行at命令

黑名单：/etc/at.deny 默认存在，拒绝该文件中用户执行at命令，而没有在at.deny 文件中的使用者则可执行

　　如果两个文件都不存在，只有 root 可以执行 at 命令

周期性任务计划cron